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“Implementación de la metodología RCM en un buque oceanográfico”
Universidad Politécnica de Cartagena Autor: Carol Anna Mateu Ortín Director: Gregorio Munuera Saura
Titulación: Grado en arquitectura naval e ingeniería de sistemas marinos Septiembre de 2018
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Agradecimientos
A Luis, por su amor incondicional y apoyo constante
.
A mi abuelo Diego, por no ponerme en duda al tomar la decisión de realizar esta aventura.
A mis padres, por creer en mí cuando ni yo misma lo hacía.
A mi tito Pedro Antonio, porque siempre será mi favorito.
A mi princesa Ainhoa, por darme caña cuando lo necesitaba.
A Mariano, por su ayuda y confianza desde el primer momento.
A mi amigo “Jocewii”, que tiene un lado oscuro que mola bastante.
A mi amigo Juanma, por abrirme la puerta al maravilloso mundo de la física.
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Resumen
El objetivo de este proyecto es establecer una serie de procesos y tareas a desarrollar para conseguir que el buque oceanográfico se encuentre siempre en buen estado de conservación y funcionamiento. El buque sobre el que se desarrolla el plan de mantenimiento es el “A-33 Hespérides”, un barco de investigación perteneciente a la Armada Española. En el proyecto se analizan los distintos elementos que componen cada uno de los sistemas del buque, con el fin de determinar qué tipo de mantenimiento es más favorable para cada uno de ellos. Para ello se ha llevado a cabo un estudio de criticidad. Los resultados obtenidos en dicho análisis reflejan cuáles son los elementos más vulnerables, pudiéndose de este modo establecer una jerarquía entre los ítems de criticidad alta, media o baja. Esta jerarquización servirá para poder realizar un plan de mantenimiento ajustado a las necesidades que presenta el buque objeto de estudio.
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Índice de figuras y tablas
Figura 2.1 .El Hespérides y el Las Palmas fondeados junto a la base “Gabriel de
Castilla” ... 28
Figura 2.2. Base “Gabriel de Castilla” en la Isla Decepción ... 29
Figura 2.3. BIO A-33 Hespérides regresando al puerto de Cartagena ... 31
Figura 2.4. Esquema de la disposición del buque A-33 Hespérides ... 31
Figura 2.5. Detalle del control de motores en el puente de mando del Hespérides ... 33
Figura 2.6. Cubierta de chigres, a popa del barco ... 34
Figura 2.7. Sala de estar del Hespérides ... 35
Figura 2.8. Una de las salas de investigación del Hespérides ... 37
Figura 2.9. Pozo que atraviesa el casco del buque para la toma de muestras ... 39
Figura 2.10. BIO A-52 Las Palmas en aguas antárticas ... 42
Figura 2.11. Pintura del A-33 Hespérides y el A-52 Las Palmas en aguas antárticas ... 43
Figura 3.2. Grupo de Análisis RCM ... 56
Figura 4.1. Etapas básicas de un RCM ... 61
Figura 4.2. Evolución de un programa de mantenimiento RCM ... 63
Figura 4.3. Tipos de tareas de mantenimiento ... 64
Figura 4.4. Relaciones existentes entre el RCM y otras actividades de soporte ... 68
Figura 4.5. Diagrama de decisión RCM ... 75
Figura 4.6. Ciclo de mejora continua del RCM ... 78
Figura 5.1.1. Imagen de la proa del A-33 Hespérides ... 79
Figura 5.1.2. Flujo de electrones en el acero ... 81
Figura 5.1.3. Corrosión uniforme en el casco... 83
Figura 5.1.4. Corrosión por picadura ... 84
Figura 5.1.5. Corrosión microbiológica... 90
Figura 5.1.6. Ánodo de sacrificio ... 91
Figura 5.1.7. Sistema ICCP ... 93
5
Tabla 5.1. Elementos de la estructura del casco ... 95
Figura 5.2.1. Depuradoras Alfa Laval ... 97
Tabla 5.2. Equipos del sistema de combustible ... 98
Figura 5.3.1. Paso de una hélice ... 100
Figura 5.3.2. Hélice de 5 palas de paso fijo ... 101
Tabla 5.3. Equipos del sistema de la hélice y línea de ejes ... 102
Figura 5.4.1. Pala de un timón Schilling VecTwin ... 103
Figura 5.4.2. Timón Schilling VecTwin del A-33 Hespérides ... 105
Figura 5.4.3. Hélice transversal de proa ... 107
Tabla 5.4. Equipos del sistema de maniobra y gobierno ... 108
Figura 5.1.1. Ejemplo de conexión a puerto para la descarga del booster del pañol del servomotor ... 111
Figura 5.1.2. Imagen del A-33 Hespérides donde pueden observarse las groeras ... 113
Tabla 5.5. Equipos del sistema de achique y lastre ... 116
Figura 5.6.1. Sistema de propulsión para buque híbrido diésel-eléctrico... 118
Tabla 5.6. Equipos del sistema propulsor ... 120
Figura 5.7.1. Radar ARPA ECDIS de superficie y navegación (banda S) ... 121
Figura 5.7.2. Funcionamiento del sistema de posicionamiento DGPS ... 124
Tabla 5.7. Equipos del sistema de navegación ... 126
Figura 5.8.1. Esquema de funcionamiento de una caldera Clayton ... 129
Tabla 5.8. Equipos del sistema de navegación ... 130
Figura 5.9.1. Cuadros eléctricos del A-33 Hespérides ... 132
Tabla 5.9. Equipos del sistema eléctrico ... 135
Figura 5.10.1. Ancla de alto poder de agarre (HPP AC-14) ... 136
Figura 5.10.2. Partes del ancla ... 137
Figura 5.10.3. A proa, el ancla de alto poder de agarre del A-33 Hespérides ... 139
Figura 5.10.4. Cadenas de eslabones con contrete ... 140
6
Figura 5.10.5. Molinete de buque ... 143
Tabla 5.10. Equipos del sistema de fondeo, amarre y remolque ... 143
Figura 5.11.1. Enfriador de motores auxiliares marinos ... 145
Tabla 5.11. Equipos del sistema de refrigeración y climatización de aire ... 149
Figura 5.12.1. Imagen de un osmotizador ... 151
Figura 5.12.2. Tanque hidróforo ... 153
Tabla 5.12. Equipos del sistema de agua dulce y salada ... 153
Figura 5.13.1. Planta biológica de tratamiento de aguas residuales ... 156
Figura 5.13.2. Incinerador de basuras de la casa Detegasa ... 158
Figura 5.13.3. Compactador de basuras para buques ... 159
Tabla 5.13. Equipos del sistema de aguas grises y negras ... 159
Figura 5.14.1. Sala de estar del A-33 Hespérides ... 160
Tabla 5.14. Equipos del sistema de habilitación ... 161
Figura 5.15.2. Ejemplo del funcionamiento de un sistema de CO2 ... 167
Figura 5.15.3. Colector de agente espumógeno AFFF ... 170
Figura 5.15.4. Esquema de un sistema de agua nebulizada ... 171
Figura 5.15.5. Electrobomba de contraincendios ... 173
Figura 5.15.5. Manguera de contraincendios ... 174
Tabla 5.15. Equipos del sistema de agua dulce y salada ... 175
Tabla 5.16. Equipos del sistema de lubricación ... 177
Figura 5.16.1. Compresor de aire de arranque VA 70 ... 178
Tabla 5.17. Equipos del sistema de agua dulce y salada ... 181
Figura 5.18.1. Sistema hidráulico típico de una embarcación ... 182
Tabla 5.18. Equipos del sistemahidráulico ... 188
Figura 5.19.1. Imagen de la disposición de los equipos de cubierta del A-33 Hespérides ... 189
Figura 5.19.2. Imagen de uno de los cabestrantes del A-33 Hespérides ... 190
7
Figura 5.19.3. Embarcación ZODIAC MK-V en el Ártico ... 190
Figura 5.19.4. Bote de salvamento polar ... 191
Figura 5.19.5. Pescante Ferri para bote de rescate hombre al agua ... 192
Tabla 5.19. Equipos de maniobra de cubierta y apoyo logístico ... 192
Tablas 5.20.1.1, 5.20.1.2, 5.20.1.3. Válvulas de descarga... 194
Tablas 5.20.2.1, 5.20.2.2, 5.20.2.3. Válvulas de aspiración ... 197
Figura 6.1. Criterios establecidos para la realización del análisis de criticidad ... 201
Tabla 6.1. Estudio de la criticidad del forro y la estructura del casco ... 201
Tabla 6.2. Estudio de la criticidad del sistema de combustible ... 202
Tabla 6.3. Estudio de la criticidad del sistema de la hélice y línea de eje ... 203
Tabla 6.4. Estudio de la criticidad del sistema de gobierno ... 203
Tabla 6.5. Estudio de la criticidad del sistema de achique y lastre ... 204
Tabla 6.6. Estudio de la criticidad del sistema propulsor ... 205
Tabla 6.7 Estudio de la criticidad del sistema de navegación ... 205
Tabla 6.8. Estudio de la criticidad de ventilación y exhaustación ... 206
Tabla 6.9. Estudio de la criticidad del sistema eléctrico ... 206
Tabla 6.10. Estudio de la criticidad del sistema de fondeo, amarre y remolque ... 208
Tabla 6.11. Estudio de la criticidad de refrigeración y climatización de aire ... 209
Tabla 6.12. Estudio de la criticidad del sistema de agua dulce y salada ... 210
Tabla 6.13. Estudio de la criticidad del sistema de aguas grises y negras... 211
Tabla 6.14. Estudio de la criticidad de la habilitación del buque ... 211
Tabla 6.15. Estudio de la criticidad del sistema de contra incendios ... 212
Tabla 6.16. Estudio de la criticidad del sistema de lubricación ... 212
Tabla 6.17. Estudio de la criticidad del sistema de aire comprimido ... 213
Tabla 6.18. Estudio de la criticidad del sistema hidráulico ... 214
Tabla 6.19. Estudio de la criticidad de los equipos de cubierta... 214
8
Tabla 6.20. Estudio de la criticidad y mantenimiento de los ítems del
buque………....
214
Figura 7.1.1. Líquidos penetrantes ... 229
Figura 7.1.2. Aplicación típica del método de Corrientes Eddy... 230
Figura 7.1.3. Radiografía tubería ... 231
Figura 7.1.4. Ultrasonidos ... 232
Tabla 8.1. Plan de mantenimiento de la estructura del casco ... 234
Figura 8.1. Ejemplo del empleo de líquidos penetrantes ... 236
Tabla 8.2. Plan de mantenimiento del sistema de combustible ... 238
Figura 8.2.1. Limpieza de tanque de almacenamiento de combustible de un buque ... 240
Figura 8.2.2. Depuradora Alfa-Laval ... 242
Figura 7.2.3. Placas de intercambiador de calor ... 245
Figura 7.2.4. Aislamiento térmico en tuberías... 246
Tabla 8.3. Plan de mantenimiento del sistema de la hélice y línea de ejes ... 246
Figura 8.3.1. Equipo empleado para el equilibrado de ejes de precisión ... 248
Figura 8.3.2. Ejemplo de hélice de tres palas sucia ... 248
Figura 8.3.3. Chumaceras o apoyos de la línea de ejes ... 250
Figura 7.3.4. Alineación de ejes ... 252
Tabla 8.4. Plan de mantenimiento del sistema de gobierno ... 253
Figura 8.4.1. Supuraciones en el timón ... 254
Figura 8.4.2. Motor eléctrico asíncrono INDAR ... 256
Figura 8.4.3. Espectro de la longitud de onda de la luz visible ... 261
Figura 8.4.4. Motor con problema de bobinado interno ... 262
Figura 8.4.5. Espectro de frecuencia ... 263
Tabla 8.5. Plan de mantenimiento del sistema de achique y lastre ... 264
Figura 8.4.6. Máquinas de limpieza portátiles tipo “K” y tipo “SK” ... 270
Figura 8.4.7. Limpieza en una etapa ... 272
9
Figura 8.4.8. Ángulo del chorro deagua en el plan superior ... 272
Figura 8.4.9. Ángulo del chorro de agua en el plan inferior... 273
Tabla 8.6. Plan de mantenimiento del sistema propulsor ... 273
Figura 8.6.2. Inspección interior de bobinas y ranuras ... 276
Figura 8.6.3. Limpieza e inspección del rotor ... 276
Figura 8.6.4. Revisión de ajustes en tapas ... 277
Figura 8.6.5 Limpieza de rodamientos ... 278
Figura 8.6.6. Toma de lecturas de voltaje... 281
Figura 8.6.7. Generador diesel... 282
Tabla 8.7. Plan de mantenimiento del sistema de navegación ... 286
Figura 8.7.1. Referencias para el ajuste de acimut ... 287
Tabla 8.8. Plan de mantenimiento del sistema de ventilación y exhaustación ... 287
Figura 8.8.1. Unidad de Calentamiento Caldera Clayton (Serpentín) ... 289
Figura 8.8.2. Separador de Vapor ... 289
Figura 8.8.3. Bomba de agua ... 290
Figura 8.8.4. Trampa de vapor ... 292
Figura 8.8.5. Termómetros ... 293
Figura 8.8.6. Incrustaciones ... 295
Figura 8.8.7. Corrosión en calderas ... 296
8.8.8. Conductos de ventilación en un buque ... 297
Figura 8.8.9. Esquema general de una electrobomba centrífuga ... 299
Figura 8.8.10. Extractor de aire centrífugo ... 300
Tabla 8.9. Plan de mantenimiento del sistema eléctrico... 301
Figura 8.9.1. Armarios rectificadores de potencia ... 304
Figura 8.9.2. Cuadros eléctricos del A-33 Hespérides ... 305
Figura 8.9.3 Termograma de un cuadro eléctrico ... 310
Figura 8.9.4. Apertura del cuadro eléctrico ... 312
10
Figura 8.9.5. Transformador eléctrico ... 313
Figura 8.9.6. Alumbrado en la noche de un crucero en alta mar ... 315
Figura 8.9.7. Luces de navegación de un buque ... 316
Tabla 8.10. Plan de mantenimiento del sistema de fondeo, amarre y remolque ... 319
Figura 8.10.1. Ancla oxidada ... 321
Figura 8.10.2. Molinete de un buque ... 322
Figura 8.10.3. Caja de cadenas de un buque ... 324
Tabla 8.11. Plan de mantenimiento del sistema de refrigeración y climatización de aire ... 324
Figura 8.11.1. Caldera Sadeca Eurobloc F680S ... 327
Figura 8.11.2. Filtro del compresor ... 330
Figura 8.11.3. Cartucho del filtro de aire ... 330
Figura 8.11.4. Prefiltro ... 331
Figura 8.11.5. Gama de mantenimiento compresor... 333
Figura 8.11.6. Gama de mantenimiento compresor... 334
Tabla 8.12. Plan de mantenimiento del sistema de agua dulce y salada ... 335
8.12.1. Sistema de tanques de agua dulce para buques ... 336
Figura 8.12.2. Técnicos de mantenimiento de planta de ósmosis inversa ... 338
Tabla 8.13. Plan de mantenimiento del sistema de aguas grises y negras ... 342
Figura 8.13.1. Planta de tratamiento de aguas grises y negras en un buque... 345
Figura 8.13.2. Esquema del funcionamiento del incinerador de basuras de un buque . 348 Tabla 8.14. Plan de mantenimiento del sistema de habilitación ... 349
Figura 8.14.1. Cámara de tratamiento hiperbárico ... 351
Tabla 8.15. Plan de mantenimiento del sistema de contra incendios ... 352
Figura 8.15.1. Extintores náuticos para embarcaciones ... 355
Figura 8.15.2. Botellas de CO2 para la lucha contra incendios ... 358
Figura 8.15.3. Rociador de agua para la lucha contra incendios ... 359
11
Figura 8.15.4. Depósito de agente espumógeno AFFF ... 360
Tabla 8.16. Plan de mantenimiento de lubricación ... 362
Figura 8.16.1. Lubricación de rodamientos de un motor eléctrico ... 365
Tabla 8.17. Plan de mantenimiento del sistema de aire comprimido ... 368
Figura 8.17.1. Compresor de aire para buque... 370
Tabla 8.18. Plan de mantenimiento del sistema hidráulico ... 372
Tabla 8.19. Plan de mantenimiento de los equipos de cubierta ... 374
Figura 8.19.1. Bolsa al vacío de bote salvavidas ... 376
Figura 8.19.2. Contenedor de la balsa salvavidas... 377
Figura 8.19.3. Cuchillo para liberar la balsa ... 378
Figura 8.19.4. Cincha para voltear la balsa salvavidas ... 379
Figura 8.19.5. Grúa pórtico para barco ... 381
Figura 8.20.1. Partes de una válvula ... 382
Figura 8.20.1. Válvula de contra incendios ... 383
Figura 8.20.2. Piano de válvulas... 386
Figura 9.1. Partes que componen el timón ... 395
Figura 9.2.Hélice de paso fijo ... 396
Figura 9.3. Vista superior de las juntas de los anillos de empaque ... 399
Figura 9.4. Bomba centrífuga ... 401
Figura 9.5. Rodamientos de un motor eléctrico ... 405
Tabla 10.1. Respetos a bordo del buque ... 408
Tabla 10.2. Utillaje a bordo del buque ... 409
Figura 10.1.Taladro ... 410
Figura 10.2. Soldador de estaño de gas de la firma “Dremel” ... 412
Figura 11.3.1. Partes del molinete ... 415
12
Indice
Agradecimientos ... 2
Resumen ... 3
Índice de figuras y tablas ... 4
Indice ... 12
Capítulo 1: Introducción y objetivos del mantenimiento ... 20
1.1. Antecedentes históricos ... 20
1.2. Objetivos y alcance del proyecto ... 24
1.3. Metodología ... 24
1.4. Estructura del proyecto ... 25
Capítulo 2: El Buque ... 27
2.1. Introducción ... 27
2.2. BIO A-33 Hespérides ... 28
2.3. Historial ... 29
2.4. Descripción ... 29
2.5. Actividad científica ... 35
2.6. Laboratorios ... 35
2.6.1. Ecosondas y Equipos científicos ... 35
2.6.1. Ecosondas y Equipos científicos ... 36
2.7. BIO A-52 Las Palmas ... 40
2.7.1. Historia... 40
2.7.2. Descripción ... 43
2.7.3. Actividades ... 43
Capítulo 3: Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad (Reliability Centred Maintenance, RCM) ... 44
3.1. El cambiante mundo del Mantenimiento ... 44
3.1.1. La Primera Generación ... 44
3.1.2. La Segunda Generación ... 44
3.1.3. La Tercera Generación ... 45
3.1.4. Nuevas investigaciones y nuevas técnicas ... 45
3.1.5. Los desafíos que enfrenta el mantenimiento ... 46
13
3.2. Mantenimiento y RCM ... 46
3.2.1 El objetivo del RCM ... 47
3.2.2. Las diez fases de RCM ... 48
3.2.3. Funciones y parámetros de funcionamiento ... 49
3.2.4. Fallos y modos de fallo ... 50
3.2.5. Evaluación de la criticidad ... 51
3.2.6. Consecuencias del fallo ... 52
3.2.7. Medidas preventivas ... 53
3.2.8. Aplicación del proceso RCM... 54
3.2.9. Resultado de un Análisis RCM ... 56
3.2.10. Finalidad del RCM ... 56
Capítulo 4: Reglamento para la aplicación de un RCM en buques ... 58
4.1. Guía de aplicación del Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad ... 58
4.2. Objetivos ... 59
4.3. Tipos de mantenimiento ... 62
4.4. Inicio y planificación del RCM ... 64
4.4.1. Objetivos para realizar un análisis RCM ... 64
4.4.2. Justificación y priorización ... 65
4.4.3. Vínculos con el diseño y el soporte de mantenimiento ... 66
4.4.4. Conocimiento y formación ... 66
4.4.5. Contexto operativo ... 67
4.4.6. Directrices e hipótesis ... 69
4.4.7. Requisitos de información ... 70
4.5. Análisis de fallos funcionales ... 71
4.5.1. Principios y objetivos ... 71
4.5.2. Requisitos para la definición de funciones ... 71
4.5.3. Requisitos para la definición de los fallos funcionales ... 72
4.5.4. Requisitos para la definición de los modos de fallo... 72
4.5.5. Requisitos para la definición del efecto de los fallos ... 73
4.5.6. Criticidad ... 73
4.6. Clasificación de las consecuencias y selección de las tareas RCM ... 73
4.6.1. Principios y objetivos ... 73
4.6.2. Proceso de decisión RCM ... 74
14
4.6.3. Consecuencias de fallo ... 75
4.6.4. Búsqueda de fallos ... 75
4.7. Implementación ... 75
4.7.1. Detalles de las tareas de mantenimiento... 75
4.7.2. Acciones de gestión ... 76
4.7.3. Realimentación de apoyo al diseño y mantenimiento ... 76
4.7.4. Racionalización de las tareas ... 76
4.7.5. Mejora continua ... 77
Capítulo 5: Sistemas que componen el buque ... 78
5.1. Forro y estructura del casco ... 78
5.1.1. Corrosión ... 79
5.1.2. Protección contra la corrosión ... 89
5.1.3. Ventajas e inconvenientes de la protección catódica ... 92
5.1.4. Otros métodos para combatir la corrosión. ... 93
5.1.5. Elementos que componen el sistema de la estructura del casco. ... 94
5.2. Sistema de combustible ... 95
5.3. Sistema de la hélice y línea de ejes ... 98
5.4. Sistema de gobierno ... 101
5.4.1. Sistema de timones Schilling VecTwin ... 101
5.4.2. Hélice empujadora de proa ... 105
5.5. Sistema de achique y lastre ... 107
5.5.1. Sistema de achique ... 107
5.5.2. Sistema de lastre... 111
5.6. Sistema propulsor ... 115
5.7. Sistema de navegación ... 120
5.8. Sistema de ventilación y exhaustación ... 126
5.9. Sistema eléctrico ... 130
5.10. Sistema de fondeo, amarre y remolque ... 135
5.10.1. Anclas ... 135
5.10.2. Cadenas ... 137
5.10.3. Caja de cadenas ... 140
5.10.4. Escobén ... 141
5.10.5. Molinete ... 141
15
5.10.6. Cabrestante ... 141
5.11. Sistema de refrigeración y climatización de aire ... 143
5.11.1. Refrigeración a bordo ... 143
5.11.2. Climatización ... 146
5.12. Sistema de agua dulce y salada ... 148
5.12.1. Planta de ósmosis de inversa ... 149
5.12.2. Sistema de almacenamiento y distribución de agua dulce ... 150
5.12.3. Tanque hidróforo... 151
5.13. Sistema de aguas grises y negras ... 153
5.13.1. Planta de aguas residuales ... 154
5.13.2. Incinerador de residuos ... 156
5.13.3. Descarga y destino de los residuos no quemados ... 156
5.13.4. Compactador de basuras ... 157
5.14. Habilitación ... 159
5.15. Sistema de contraincendios ... 160
5.15.1. Extintores ... 161
5.15.2. Sistema de CO2 ... 164
5.15.3. Sistema fijo de espuma ... 168
5.15.4. Sistema de agua nebulizada ... 169
5.15.5. Bombas de contraincendios ... 172
5.15.6. Mangueras y lanzas ... 173
5.16. Sistema de lubricación ... 174
5.16.1. Tipos de sistemas de lubricación ... 175
5.17. Sistema de aire comprimido... 176
5.17.1. Sistema de aire de arranque ... 178
5.17.2. Sistema de aire de servicio y control ... 179
5.18. Sistema hidráulico ... 180
5.18.1. Objetivos del fluido hidráulico ... 183
5.18.2. Propiedades del aceite hidráulico... 184
5.19. Equipos de cubierta ... 187
5.20. Lista de válvulas ... 192
5.20.1. Válvulas de descarga ... 193
5.20.2. Válvulas de aspiración ... 196
16
Capítulo 6: Estudio de la criticidad de los sistemas del buque ... 199
6.1. Análisis de criticidad del forro y estructura del casco ... 200
6.2. Análisis de criticidad del sistema de combustible ... 201
6.3. Análisis de criticidad del sistema de la hélice y línea de ejes ... 202
6.4. Análisis de criticidad del sistema de gobierno ... 202
6.5. Análisis de criticidad del sistema de achique y lastre ... 203
6.6. Análisis de criticidad del sistema propulsor ... 204
6.7. Análisis de criticidad del sistema de navegación ... 204
6.8. Análisis de criticidad del sistema de ventilación y exhaustación ... 205
6.9. Análisis de criticidad del sistema eléctrico ... 205
6.10. Análisis de criticidad del sistema de fondeo, amarre y remolque... 207
6.11. Análisis de criticidad del sistema de refrigeración y climatización de aire ... 208
6.12. Análisis de criticidad del sistema de agua dulce y salada ... 209
6.13. Análisis de criticidad del sistema de aguas grises y negras ... 210
6.14. Análisis de criticidad del sistema de habilitación ... 210
6.15. Análisis de criticidad del sistema de contraincendios... 211
6.16. Análisis de criticidad del sistema de lubricación ... 211
6.17. Análisis de criticidad del sistema de aire comprimido ... 212
6.18. Análisis de criticidad del sistema hidráulico ... 213
6.19. Análisis de criticidad de los equipos de cubierta ... 213
Capítulo 7: Técnicas no destructivas de inspección. ... 226
Capítulo 8: Tareas de mantenimiento de los sistemas del barco ... 233
8.1. Plan de mantenimiento del forro y estructura del casco ... 233
8.2. Plan de mantenimiento del sistema de combustible ... 237
8.2.1. Limpieza de los tanques de combustible ... 238
8.2.2. Depuradora Alfa Laval ... 239
8.2.3. Intercambiador de calor... 243
8.2.4. Mantenimiento de tuberías ... 244
8.3. Plan de mantenimiento del sistema de la hélice y línea de ejes ... 246
8.3.1. Mantenimiento de la hélice ... 246
8.3.2. Mantenimiento del eje de cola ... 249
8.4. Plan de mantenimiento del sistema de gobierno ... 253
8.4.1. Mantenimiento del timón ... 253
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8.4.2. Mantenimiento del Motor eléctrico INDAR ... 255
8.5. Plan de mantenimiento del sistema de achique y lastre ... 264
8.5.1. Mantenimiento de electrobombas ... 265
8.5.2. Aguas de lastre ... 268
8.5.3. Limpieza de los tanques de lastre ... 268
8.6. Plan de mantenimiento del sistema propulsor ... 273
8.6.1. Mantenimiento de los motores eléctricos de propulsión ... 275
7.6.2. Mantenimiento del generador diésel y del alternador ... 281
8.7. Plan de mantenimiento del sistema de navegación ... 286
8.7.1. Alineamiento en Acimut de la Antena del Radar ... 286
8.8. Plan de mantenimiento del sistema de ventilación y exhaustación ... 287
8.8.1. Mantenimiento preventivo de la Caldera Clayton ... 288
8.8.2. Mantenimiento de los conductos de ventilación ... 296
8.8.3. Mantenimiento del Guarda-calor ... 298
8.8.3. Mantenimiento de electrobombas de ventilación ... 298
8.8.4. Mantenimiento de extractores de aire centrífugos ... 299
8.9. Plan de mantenimiento del sistema eléctrico ... 301
8.9.1. Mantenimiento de armarios rectificadores ... 303
8.9.2. Mantenimiento de cuadros eléctricos ... 304
8.9.3. Mantenimiento de transformadores ... 312
8.9.4. Luces de navegación y alumbrado del buque ... 314
8.10. Plan de mantenimiento del sistema de fondeo, amarre y remolque ... 319
8.10. 1. Mantenimiento del ancla y cadenas ... 320
8.10.2. Mantenimiento del molinete ... 321
8.10.3. Mantenimiento de la caja de cadenas ... 323
8.11. Plan de mantenimiento del sistema de refrigeración y climatización de aire .. 324
8.11.1 Mantenimiento de la caldera Sadeca ... 326
8.11.2. Mantenimiento de los enfriadores de refrigeración ... 328
8.11.3. Mantenimiento de compresores ... 328
8.12. Plan de mantenimiento del sistema de agua dulce y salada ... 335
8.12.1. Mantenimiento de tanque hidróforo y tanques de agua dulce ... 336
8.12.2. Mantenimiento de la planta de ósmosis inversa ... 338
8.13. Plan de mantenimiento del sistema de aguas grises y negras ... 342
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8.13.1. Aguas residuales y aguas grises... 342
8.13.2. Limpieza de tanques de aguas residuales ... 343
8.13.3. Incinerador de basura ... 346
8.14. Plan de mantenimiento del sistema de habilitación ... 349
8.14.1. Cámara hiperbárica y baño de tratamiento hipodérmico ... 350
8.15. Plan de mantenimiento del sistema de contraincendios ... 352
8.15.1. Mantenimiento de extintores ... 354
8.15.2. Mantenimiento de la instalación fija de CO2 ... 355
8.15.3. Mantenimiento de rociadores (Sprinklers) ... 358
8.15.4. Mantenimiento del agente espumógeno AFFF ... 359
8.16. Plan de mantenimiento del sistema de lubricación ... 362
8.16.1. Modos de fallo del sistema de lubricación de motores eléctricos ... 363
8.16.2. Mantenimiento preventivo del sistema de lubricación ... 364
8.16.3. Limpieza de tanques de aceite ... 367
8.17. Plan de mantenimiento del sistema de aire comprimido ... 368
8.17.1. Mantenimiento de los compresores ... 369
8.17.2. Mantenimiento de las botellas de aire ... 371
8.18. Plan de mantenimiento del sistema hidráulico... 372
8.19. Plan de mantenimiento de equipos de cubierta ... 374
8.19.1. Mantenimiento de balsas salvavidas ... 375
8.19.2. Mantenimiento de grúas pórtico ... 380
8.20. Mantenimiento del piano de válvulas ... 382
8.20.1. Mantenimiento en válvulas de control ... 385
8.20.2. Mantenimiento en válvulas de bola ... 388
8.20.3. Fugas ... 389
8.20.4. Pruebas... 390
Capítulo 9: Gamas de mantenimiento de los sistemas del buque ... 391
9.1. Ejemplo gamas de mantenimiento del sistema de maniobra y gobierno ... 394
9.1.1. Gama de mantenimiento del timón... 394
9.1.2. Gama de mantenimiento hélice de paso fijo ... 395
9.1.3. Gama de mantenimiento de las bombas del servo ... 396
9.1.4. Gama de mantenimiento del motor eléctrico INDAR 460 Kw ... 402
9.1.4. Gama de mantenimiento de accionamientos hidráulicos ... 406
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Capítulo 10: Respetos y utillaje a bordo ... 408
10.1. Respetos a bordo ... 408
10.2. Utillaje a bordo ... 409
Capítulo 11: Modos de fallo del sistema de fondeo, amarre y remolque ... 413
11.1. Modos de fallo en anclas... 414
Capítulo 12: Conclusiones ... 417
13. Bibliografía ... 419
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Capítulo 1: Introducción y objetivos del mantenimiento
1.1. Antecedentes históricos
El término “Mantenimiento” se emplea para designar todas aquellas actuaciones y técnicas utilizadas para asegurar el correcto y continuo funcionamiento de los equipos, maquinaria instalaciones y servicios.
En la Prehistoria, con el inicio del pensamiento y habilidades del hombre, sólo se realizaban trabajos de mantenimiento correctivo, en sus herramientas y utensilios.
En los comienzos de la industrialización, la función preventiva de mantenimiento (como actividad organizada) no existía. Las intervenciones eran todas de urgencia, es decir, cuando la avería estaba a punto de producirse o ya había tenido lugar. Se trataba de un
“Mantenimiento Correctivo o Reparativo”.
Los accidentes y pérdidas que ocasionaron las primeras calderas y máquinas por fallos imprevistos fueron considerables, lo que promovió algunos cambios con el fin de:
• Mejorar la seguridad de las instalaciones.
• Exigir, por la presión de las aseguradoras, mayores y mejores cuidados para los equipos estáticos y dinámicos.
• Aumentar los beneficios empresariales.
Las fábricas comienzan a dotarse de talleres con personal dedicado exclusivamente a la reparación de averías.
La situación industrial a finales del siglo XIX, principios del XX puede resumirse como sigue: o existían los automatismos o eran muy primitivos, los procesos continuos apenas existían, la industria química y concretamente la petroquímica apenas estaban desarrolladas, la maquinaria era sencilla y lenta, las producciones unitarias eran bajas, el funcionamiento de las máquinas se seguía encomendando en gran parte a los cuidados del operador, se confiaba en el sobredimensionamiento desmedido como solución al fallo de los componentes y las actividades de mantenimiento estaban organizadas en talleres y se limitaban a trabajos de reparación.
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En 1910, se incrementó la cantidad de máquinas y por razón natural, el trabajador dedicado a la producción invirtió cada vez más de su tiempo para hacer trabajos de arreglo a las mismas (mantenimiento correctivo).
Ciertas tareas de “Mantenimiento Preventivo” de equipos y máquinas, como actividad planificada, se aplican por vez primera en fundiciones de los Estados Unidos, y en submarinos y aviones militares durante la Primera Guerra Mundial.
En 1914, nacieron los departamentos de mantenimiento preventivo. Debido a la demanda urgente de sus productos por la cantidad de máquinas con fallo, era cada vez más el personal de mantenimiento correctivo, se le comenzó a asignar labores de prevención para evitar que las máquinas más importantes fallaran.
Durante la Segunda Guerra Mundial y en la posguerra, el mantenimiento experimenta un desarrollo importante, promovido fundamentalmente por las aplicaciones militares, principalmente programas de mantenimiento preventivo en la Armada y en las Fuerzas Aéreas, consistentes en inspeccionar los aviones antes de cada vuelo y los barcos en misiones de guerra, y el reemplazo periódico de algunos componentes después de cierto número de horas de funcionamiento.
Se creó la sociedad americana de control de calidad de la cual fue socio el Dr. W.
Edwards Deming. Dicha sociedad ayudó al estudio estadístico del trabajo y mejoró de manera notable la calidad de los productos obtenidos.
Con la Segunda Guerra Mundial, los países en conflicto exigían a sus industrias la continuidad de servicio para obtener la máxima producción.
El Servicio de Mantenimiento debía velar por la continuidad funcional, al coste que fuese, de toda la maquinaria. Ello obligó a estudiar las máquinas, analizar sus averías, recopilar datos, confeccionar estadísticas y, por tanto, a organizar científicamente el trabajo.
Así, el matemático Erich Pieruschka cuantifica la fiabilidad de los componentes de las bombas alemanas V1 y V2, con el fin de mejorar la fiabilidad de todo el conjunto:
• La expresión que arrojaba la probabilidad de éxito del conjunto venía dada por el producto de las probabilidades de éxito individuales de cada uno de sus componentes.
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• Más adelante, en 1963, publicaría el libro “Principles of Reliability”.
A partir de los años 50 comienzan a distinguirse dos líneas de trabajo bien definidas dentro del mantenimiento industrial: por un lado, las técnicas de análisis de la fiabilidad de los equipos y por otro las técnicas de verificación mecánica, cuya finalidad es la detección prematura de los posibles fallos o defectos en las máquinas, lo que supone el advenimiento formal del “Mantenimiento Predictivo”.
Al término de la Segunda Guerra Mundial, el concepto de “mantener a cualquier precio”
equipos, máquinas e instalaciones antieconómicas deja de tener vigencia y el Mantenimiento queda íntimamente ligado a los costes.
El coste de la mano de obra era muy bajo y el mercado se desenvolvía muy frecuentemente en régimen de monopolios, con escasas intromisiones de unas economías nacionales en otras, lo que permitía holgados excedentes a las empresas europeas y, por tanto, una limitada necesidad de mantenimiento.
El “Mantenimiento Preventivo” en general, aun siendo un importante avance cualitativo, suponía un grave desperdicio tanto en recursos humanos como materiales.
La industria militar y la aviación principalmente no podían permitirse, sin embargo, el fallo de sus equipos. El sobredimensionamiento de los componentes, como medida para evitar el fallo, se muestra totalmente ineficaz en los aviones, y un porcentaje elevado de vuelos acababa con averías. La industrial espacial y aeronáutica que, por su propia naturaleza, no podían contemplar el fallo como una opción, demandaban instrumentos y técnicas de mantenimiento más sofisticadas. Comienza así a desarrollarse un conjunto de técnicas basadas en la medida, durante el funcionamiento del equipo, de ciertos parámetros que deben permanecer dentro de límites preestablecidos.
En la ASME Petroleum Mechanical Engineering Conference de Dallas, en septiembre de 1968, se produce un hecho de vital importancia para el desarrollo de las técnicas predictivas y su posterior aplicación de forma generalizada a la industria: la publicación de los trabajos realizados por J.S. Sohre en los que se hace una recopilación de las manifestaciones vibratorias producidas por los defectos más frecuentes de la maquinaria rotativa. Para comprender la importancia del trabajo de Sohre, conviene señalar que el conjunto de patrones espectrales de la vibración divulgados en el mismo, sigue siendo en la actualidad ampliamente utilizado, e incluso constituyen la base del mantenimiento
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predictivo aplicado en la industria. De este modo, va tomando forma un cuerpo de doctrina tecnológico que desde entonces no ha dejado de evolucionar y desarrollarse: La Ingeniería del Mantenimiento.
La llegada de los grandes aparatos en la aviación, impulsó a Boeing y al fabricante de motores Pratt & Whitney a redactar un documento titulado Maintenance Steering Group (MSG-2) en el que:
• Se identificaban los sistemas de avión.
• Dentro de cada sistema se identificaban las unidades críticas (alrededor de 500 para un gran avión), bien por criterios de seguridad o economía.
• Para cada unidad crítica se definían sus funciones individuales.
• Para cada función, se contemplaban los posibles modos de fallo.
• A partir de estos modos de fallo, se establecían las políticas de mantenimiento.
En las décadas de los 70-80, gracias a la evolución de la instrumentación electrónica, se introducen las técnicas de monitorización de los parámetros funcionales más significativos de los equipos críticos:
• Así, en la aviación comercial, algunos modelos tales como el DC-10, Concorde y Airbus incorporan monitorización de estado para analizar los datos de las unidades en servicio, y especifican las acciones a tomar o recursos a asignar.
• La monitorización de vibraciones y otros parámetros de proceso se hace extensiva en las grandes plantas de procesos industriales, principalmente en el sector petroquímico.
Actualmente, el Mantenimiento está caracterizado por:
• Multitud de técnicas para conocer el estado de los equipos mediante mediciones periódicas o continuas de determinados parámetros, tales como: vibración, ruido, temperatura, análisis físico-químicos, termografía, ultrasonidos, espectrometría, endoscopia, etc.
• La aplicación al Mantenimiento de sistemas de información basados en ordenadores que permiten la acumulación de experiencia empírica y el tratamiento de datos. Sistemas expertos.
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1.2. Objetivos y alcance del proyecto
Este proyecto tiene como finalidad la realización de un mantenimiento basado en la fiabilidad o RCM (Reliability Centred Maintenance). El barco sobre el que se ha realizado el estudio es el buque oceanográfico A-33 Hespérides, del cual se habla detalladamente en el Capítulo 2.
El mantenimiento de un buque resulta complejo debido a que su explotación se realiza en un medio peligroso, como es el mar, en el que un fallo en la estructura puede costar el hundimiento del buque, o si falla un sistema o equipo a bordo puede suponer una merma importante en la seguridad del barco. En el caso de un buque oceanográfico pensando para realizar misiones en la Antártida se dan aspectos singulares que hacen más compleja la gestión de su mantenimiento, como es el caso de las bajas temperaturas que afectan al casco, equipos y tripulación o la necesidad de poder gestiones las reparaciones a miles de millas de la base del buque. La metodología RCM está basada en garantizar las funcionalidades principales y secundarias de cada ítem, por lo que tener un sistema de mantenimiento correctamente diseñado y aplicado para el buque es de vital importancia.
En estos casos es fundamental que no se produzca el fallo, es decir, maximizar su fiabilidad. Para poder aplicar de forma adecuada un sistema de mantenimiento u otro se deben conocer las principales causas y problemas que pueden aparecer durante la vida útil del buque, así como sus consecuencias. Es decir, los distintos modos de deterioro y fallo estructural, del casco del buque, sus equipos y servicios. La elaboración de un buen plan de mantenimiento permite preservar la vida de las personas que van a bordo, la seguridad del barco y del medio ambiente.
La importancia de realizar un RCM radica en el buen funcionamiento de todos los equipos que se encuentran en el buque, dando lugar a una mayor esperanza de vida del mismo y un buen desarrollo del trabajo realizado a bordo.
1.3. Metodología
Para la realización del mantenimiento se describieron todos los sistemas en los que se divide del buque, desde algunos vitales como el sistema contraincendios, achique y lastre, hasta otros más enfocados al confort y comodidad como lo son el sistema de climatización y el de habilitación.
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Se realizó un inventario de todos los equipos constituyentes de cada uno de los sistemas del buque, describiendo el funcionamiento de los más importantes, y se aplicó un estudio de criticidad de los mismos por cada sistema.
Una vez realizado el estudio de criticidad, se pudo comprobar qué equipos resultaron más críticos y cuales menos, empleando dicha información para decidir el tipo de mantenimiento a realizar sobre cada uno de los equipos.
No se realizó estudio de mantenimiento de los equipos científicos a bordo, por su carácter específico y diferente al mundo naval.
Por otro lado, también se describieron los ensayos no destructivos aplicados a los distintos equipos como mantenimiento predictivo.
1.4. Estructura del proyecto
El presente proyecto consta de 12 capítulos en cada uno de los cuales se estudian aspectos específicos del buque y su mantenimiento.
El capítulo 1 consiste en la introducción y objetivo del proyecto, describiendo el marco histórico del mismo, así como la metodología llevada a cabo en la realización del mismo.
En el capítulo 2 se describe el buque en su totalidad, detallando todas y cada una de sus características, así como el equipo científico instalado a bordo del mismo. Por otro lado, también se realiza una breve descripción del buque de apoyo oceanográfico “A-52 Las Palmas”.
El funcionamiento del mantenimiento basado en la fiabilidad queda detallado en el Capítulo 3, en donde se explica desde el inicio y creación del mismo hasta la metodología llevada a cabo para su aplicación.
La Norma relativa a la aplicación de un mantenimiento RCM en buques queda recogida en el Capítulo 4, así como una guía de aplicación del mismo en la que se detallan los objetivos, el inicio y planificación, etc.
El Capítulo 5 consiste en la descripción de cada uno de los sistemas que componen el buque. El buque se divide en 19 sistemas y el piano de válvulas del mismo.
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El estudio de criticidad se realiza en el Capítulo 6, donde gracias a los criterios utilizados se obtienen los elementos clasificados en función de su criticidad, obteniendo de este modo ítems de criticidad alta, criticidad media y criticidad baja.
En el Capítulo 7 quedan recogidos todos los ensayos no destructivos con los que se realiza un correcto mantenimiento predictivo.
En Capítulo 8 se estudian los mantenimientos aplicados a cada ítem en función de la criticidad obtenida del Capítulo 6. Los mantenimientos quedan detalladamente descritos para los ítems de mayor criticidad, así como otros mantenimientos de especial mención referentes a ítems de criticidad media y baja.
El Capítulo 9 describe el funcionamiento de las Gamas de mantenimiento de los sistemas del buque, donde se toma como ejemplo el sistema de maniobra y gobierno, detallando las gamas de mantenimiento a aplicar a sus principales elementos.
En el Capítulo 10 quedan reflejados los respetos necesarios para una travesía segura a bordo del buque, así como el utillaje necesario para las diferentes operaciones y maniobras a realizar a bordo.
En el Capítulo 11 se muestra en qué consisten los modos de fallo, tomando como ejemplo los posibles modos de fallo en el sistema de fondeo, amarre y remolque.
El Capítulo 12 refleja cuales son las conclusiones del proyecto y, por último, en el Capítulo 13 queda recogida la bibliografía empleada para la investigación del proyecto.
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Capítulo 2: El Buque
2.1. Introducción
La historia de los Buques de Investigación Oceanográfica (BIO) A-33 Hésperides y A- 52 Las Palmas está ligada a la Antártida. Las primeras campañas antárticas se realizaron a bordo del remolcador transformado Las Palmas, pero el Hespérides fue concebido y construido pensando en su utilización en el sexto continente. España comenzaba a tener cada vez más interés en la investigación antártica que, desde los años 60, y con los escasos medios a disposición, venía ejerciendo. En enero de 1988 se estableció en la Isla Livingston la Base Antártica Española (BAE) “Juan Carlos I”, y tres años más tarde la base del Ejército de Tierra “Gabriel de Castilla”, en la Isla Decepción. El 2 de septiembre de 1988, el Comité Científico del Tratado Antártico decidió la entrada de España como miembro consultivo. Todos estos hechos hicieron casi necesaria la construcción de un buque específico para la investigación antártica, y que haría que el futuro A-33 Hespérides tomase forma.
Figura 2.1. El Hespérides y el Las Palmas fondeados junto a la base “Gabriel de Castilla”
Hoy en día, gracias a estos dos buques, España es uno de los miembros más activos del Tratado Antártico en lo que a investigación y trabajo de campo se refiere, y los buques
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Hespérides y Las Palmas se han convertido en todo un icono tanto de la ciencia española como de la propia Armada, pues sus visitas a numerosos puertos nacionales y extranjeros siempre logran atraer el interés público.
Figura 2.2. Base “Gabriel de Castilla” en la Isla Decepción
2.2. BIO A-33 Hespérides
La gestación del Hespérides podemos remontarla a 1984 cuando se planteó por vez primera la necesidad de que España contase con un buque de investigación polar, lo que dio lugar a un estudio de pre-viabilidad.
En julio de 1987, la entonces Empresa Nacional Bazán (ENB) presentó un proyecto de Buque de Investigación Oceanográfica (BIO) de unas 2700 toneladas de desplazamiento. Finalmente, el 24 de diciembre de 1987, se publicó una orden del Ministerio de Educación y Ciencia por la que se aprobaba un presupuesto para la construcción de dicho buque que sería propiedad del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), aunque sería manejado y mantenido por la Armada.
El proyecto quedó definitivamente concretado en octubre de 1988, y el 15 de diciembre de ese año se firmaron los documentos para el inicio de su construcción en la grada nº 3 de la ENB de Cartagena. El Hespérides llevaría el número de obra 202.
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2.3. Historial
La quilla del buque fue puesta el 14 de noviembre de 1988 y la botadura se realizó el 12 de marzo de 1990, en presencia de S.M. El Rey D. Juan Carlos I y actuando como madrina S.M. La Reina Doña Sofía, y fue entregado a la Armada el 16 de mayo de 1991. Su nombre, Hespérides, le fue otorgado el 23 de febrero de ese mismo año y fue sacado de la mitología griega.
El diseño del Hespérides supuso todo un reto para la ingeniería naval española, pues era la primera vez que en España se construía un buque de dichas características. Tras su entrega, comenzó un programa de tres meses de pruebas para su puesta a punto final, comenzando a realizar sus primera investigaciones oceanográficas en Cádiz y el Mar de Alborán, antes de ser enviado ese mismo año a la Antártida, a realizar su primera campaña, a la que seguirían, en los años 90, todas las demás a razón de una por año.
Su misión, aparte de la propiamente científica, consistía en dar apoyo logístico a las BAE “Juan Carlos I” y “Gabriel de Castilla”. A las misiones antárticas, realizadas normalmente durante el verano austral, se le unen otras muchas más en el Pacífico, Atlántico y Mediterráneo, estando también, un mes al año, a disposición del Instituto Hidrográfico de Marina de Cádiz.
El 21 de noviembre de 2003 comenzaron las obras de media vida del buque en Cartagena, que se prolongaron hasta el 10 de septiembre del año siguiente, y en las cuales fue sometido a una extensa remodelación, vaciándole casi completamente el interior, sustituyendo más de 2.500 metros de tuberías, renovando más de 80.000 metros de cableado y realizando una renovación integral del equipo científico, de navegación y la habitabilidad, con el fin de aumentar el número de plazas para el personal científico (de 29 a 37), y creación de un comedor único, además de un nuevo equipamiento de cocina, lavandería, gimnasio y biblioteca.
2.4. Descripción
El Hespérides tiene unas dimensiones de 82,5 metros de eslora y una manga de 14,3 metros, con un puntal de 7,35 metros y una distancia de la cubierta de trabajo al agua de 3,1 metros. Tiene un desplazamiento de 2.827 toneladas (tras las últimas reformas) y puede navegar en hielos de hasta 40 centímetros de espesor a 5 nudos. Su velocidad de crucero es de entre 12 y 13 nudos, con una máxima de 15. Tiene una autonomía de 12.000 millas a 12 nudos.
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Figura 2.3. BIO A-33 Hespérides regresando al puerto de Cartagena
Figura 2.4. Esquema de la disposición del buque A-33 Hespérides
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La dotación del Hespérides está formada por 10 oficiales, 11 suboficiales y 35 cabos y marineros, y además tiene capacidad de alojamiento para 37 científicos. La dotación es de la Armada y se encarga del mantenimiento de la plataforma y la navegación, apoyando los requerimientos de los investigadores embarcados. Los camarotes son individuales, dobles o cuádruples, albergando capacidad para 60 miembros de la dotación y 37 investigadores.
El buque está fabricado en casco de acero alta resiliencia, de grado E, con quilla reforzada para poder operar entre hielos de acuerdo con el Registro Lloyd “100 A1 Ice Class 1C”. La planta eléctrica está formada por cuatro motores Bazán-MAN 14V 20/27 y 7L 20/27, los primeros de 1.300 kw a 1.000 rpm y los segundos de 650 kw a 1.000 rpm. Estos motores generan corriente alterna que mediante rectificadores se transforma en corriente continua que alimenta a dos motores eléctricos INDAR, con una potencia unitaria de 1.400 kw, que son los encargados de suministrar la propulsión al buque. Los motores están situados en una cámara a popa del barco, e impulsan una hélice de cinco palas. Este sistema cuenta con capacidad para navegar durante prolongados períodos de tiempo a baja velocidad sin deterioro de la planta propulsora y permite características de alta potencia para propósitos rompehielos, así como una baja señal de ruido propio para favorecer la investigación acústica. Un sistema de timones tipo Schilling Vectwin posicionables de gran eficiencia y un empujador de proa dan total flexibilidad en la maniobrabilidad del buque y un buen control en todos aspectos de potencia, así como la posibilidad de hacer “estacionario” lo que facilita el largado y control de parte del equipamiento científico.
El sistema de navegación fue modernizado en las obras de vida media, y se le instaló un nuevo piloto automático, así como una corredera doppler. Cuenta con tres radares de navegación, dos de ellos con sistema ARPA (en banda X y S); un sistema de navegación con presentación de cartas electrónicas, así como varios equipos GPS de los que destaca el Seapath 2000. Dispone de dos giroscópicas: una principal y otra de reserva. Cuenta con Radiogoniómetro MF, HF y VHF; Radio MF, HF, UHF Y VHF;
comunicaciones por satélite a través del satélite Inmarsat (Teléfono, telex, fax y datos a alta velocidad); y radiobaliza aeronáutica.
El sistema de navegación fue modernizado en las obras de vida media, y se le instaló un nuevo piloto automático, así como una corredera doppler. Cuenta con tres radares de
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navegación, dos de ellos con sistema ARPA (en banda X y S); un sistema de navegación con presentación de cartas electrónicas, así como varios equipos GPS de los que destaca el Seapath 2000. Dispone de dos giroscópicas: una principal y otra de reserva. Cuenta con Radiogoniómetro MF, HF y VHF; Radio MF, HF, UHF Y VHF;
comunicaciones por satélite a través del satélite Inmarsat (Teléfono, telex, fax y datos a alta velocidad); y radiobaliza aeronáutica.
Figura 2.5. Detalle del control de motores en el puente de mando del Hespérides
El sistema de navegación fue modernizado en las obras de vida media, y se le instaló un nuevo piloto automático, así como una corredera doppler. Cuenta con tres radares de navegación, dos de ellos con sistema ARPA (en banda X y S); un sistema de navegación con presentación de cartas electrónicas, así como varios equipos GPS de los que destaca el Seapath 2000. Dispone de dos giroscópicas: una principal y otra de reserva. Cuenta con Radiogoniómetro MF, HF y VHF; Radio MF, HF, UHF Y VHF;
comunicaciones por satélite a través del satélite Inmarsat (Teléfono, telex, fax y datos a alta velocidad); y radiobaliza aeronáutica.
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El buque tiene un total de seis cubiertas y dispone de una pequeña plataforma para helicópteros a popa con hangar telescópico, que la mayor parte de las ocasiones es utilizada como zona de almacenaje, y dos cubiertas más abajo y hacia popa se encuentra la bodega de carga. Durante las obras de media vida del buque, se modificó parte de la superestructura, en el sentido de aumentar el número de camarotes en la cubierta 01, para lo cual se han cubierto los pasillos exteriores de dicha cubierta. Otra modificación significativa ha sido la creación de un corredor a proa del puente, así como la prolongación de los alerones hacia popa. Estas dos modificaciones suponen una ayuda más a la navegación, facilitando las tareas del personal de guardia en el puente.
Igualmente, se aumentó el tamaño de la barquilla, en la que se han instalado nuevos equipos científicos.
Dispone de cuatro chigres para trabajos científicos, así como dos pórticos abatibles y uno telescópico para las maniobras de equipos científicos. Cuenta con dos pañoles oceanográficos, uno a proa y otro a popa, con sendas grúas que permiten el transporte de carga para las campañas y las bases antárticas.
Figura 2.6. Cubierta de chigres, a popa del barco
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El Hespérides cuenta con una planta para el control de la contaminación ambiental, integrada por dos plantas de tratamiento de aguas fecales, un incinerador, un separador de aguas aceitosas, dos trituradores de desperdicios y una compactadora, así como medidas de lucha contra la contaminación marina por derrames de combustibles y dos potabilizadoras de agua por ósmosis inversa. También cuenta con una cámara hiperbárica para buceadores.
Para tareas de salvamento, dispone de dos botes de salvamento antártico cubiertos, insumergibles y con adrizamiento automático en caso de vuelco, con capacidad para 40 personas cada uno, con propulsión mediante un motor diésel, y ocho balsas con capacidad para 25 personas cada una. Naturalmente, para supervivencia en aguas frías, toda la dotación y personal científico dispone de trajes de supervivencia, especialmente diseñados para soportar las bajas temperaturas en las balsas o incluso en el agua.
Figura 2.7. Sala de estar del Hespérides
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2.5. Actividad científica
El calendario del buque se fija anualmente con una programación que cubre dos años.
La responsabilidad del mantenimiento del equipamiento científico del buque recae en la Unidad de Tecnología Marina (UTM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Barcelona, que aporta el personal técnico de apoyo en las campañas oceanográficas.
La investigación que en él se realiza está fundamentalmente dirigida y financiada por el Plan Nacional de I+D+I y la responsabilidad de la gestión científica del buque, en cuanto que gran instalación, recae actualmente en el Ministerio de Educación y Ciencia (MEC), a través de la Comisión de Coordinación y Seguimiento de las Actividades de Buques Oceanográficos (CCSABO).
2.6. Laboratorios
El buque cuenta con múltiples laboratorios dedicados a los diferentes tipos de investigación. Están situados en las cubiertas 01, 1 y 2, en un área donde el impacto de los movimientos del mar es menor. Estos laboratorios permiten investigaciones en hidroquímica, ecología, pesca, biología, oceanografía, meteorología y ciencias marinas.
También dispone de un laboratorio frío (a -20ºC) y una cámara frigorífica para almacenamiento de muestras. Otro laboratorio denominado “Vía Húmeda” dispone de un circuito de distribución continua de agua marina superficial (-4,5 m) sin posibilidad de contaminación.
También existe un laboratorio específicamente condicionado para los trabajos con isótopos radioactivos con capacidad de almacenar los residuos líquidos pues el buque navega por zonas donde los vertidos residuales están prohibidos, concretamente al sur del paralelo 60º S y en zonas costeras.
2.6.1. Ecosondas y Equipos científicos
Multihaz EM-120
• Para aguas profundas entre 30 y 11000 metros.
• Frecuencia de trabajo 13 Khz.
• Resolución 60 cm ó 0,025% de la profundidad.
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Multihaz EM-1002
• Para aguas someras entre 2 y 600 metros (hay que arriarla 80 cm).
• Frecuencia de trabajo 95 Khz.
• Resolución 10 cm ó 0,025% de la profundidad.
Figura 2.8. Una de las salas de investigación del Hespérides
2.6.1. Ecosondas y Equipos científicos Multihaz EM-120
• Para aguas profundas entre 30 y 11000 metros.
• Frecuencia de trabajo 13 kHz.
• Resolución 60 cm ó 0,025% de la profundidad.
Multihaz EM-1002
• Para aguas someras entre 2 y 600 metros (hay que arriarla 80 cm).
• Frecuencia de trabajo 95 kHz
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• Resolución 10 cm ó 0,025% de la profundidad.
Monohaz EK-60
• Para cuantificar biomasa (desde plancton hasta especies grandes).
• Frecuencia de trabajo 38, 120 y 200 kHz
Monohaz EA-600
• Sondador batimétrico hidrográfico.
• Frecuencia de trabajo 12-200 kHz.
TOPAS
• Perfilador sísmico de efecto paramétrico.
• Frecuencia media electrónica 18 Khz/ frecuencia resultante proyectada 3 Khz.
• Penetra por los sedimentos hasta 250 metros presentando un perfil de densidades.
ADCP (Acoustic Doppler Current Profile)
• Perfilador Doppler de corrientes marinas.
• Frecuencia de trabajo 75 kHz.
• Ofrece un perfil de intensidad y dirección de las corrientes marinas según la profundidad.
Cañones de Sísmica
• Cañones de burbujas de aire comprimido a 140 bares de presión.
• Frecuencia de trabajo 4-200 Hz.
• La onda de presión generada penetra en el subsuelo a kilómetros de distancia.
• Remolcados por toldilla.
Streamer
• Remolque de 2,4 km de flotabilidad neutra, compuesto por hidrófonos pasivos.
• Recibe la información sísmica de la señal que producen los cañones de sísmica.
• Resolución de decenas de metros.
CTD
• Sonda de cable hasta 6.000 metros.
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• Mide temperatura, conductividad, turbidez y fluorometría a distintas profundidades.
Figura 2.9. Pozo que atraviesa el casco del buque para la toma de muestras
Entre otros aparatos e instalaciones para la investigación, el Hespérides dispone de:
• Agua: Se dispone de agua dulce, agua destilada y agua de mar (natural y de continuo).
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• Análisis: Citómetro de flujo Becton Dickinson FACScalibur, Espectrofluorímetro Shimadzu UV-2401 PC, Fluorómetro Turner Designs 10- 005-R, Salinómetro Portasal Guildline 8410-A, Titroprocesador Metrohm 716 DMS (#2), Contador de centelleo líquido EG&G/Wallac.
• Chigres: Chigres científicos y maquinillas de pesca.
• Frío: Cámara Refrigerada, Laboratorio Frío, Contenedores de nitrógeno líquido (#2), Congeladores Revco ULT-1090 V (#2), Arcón congelador, Neveras.
• Gases: Dispone de un servicio de aire comprimido al cual se puede acceder desde diferentes áreas del buque. Existe la posibilidad de regular la presión de salida (hasta 6 bar).
• Instrumentación auxiliar: Balanzas, autoclaves, congeladores, medidores, centrifugadoras …
• Meteorología: Los datos meteorológicos se adquieren mediante una estación meteorológica Aanderaa, que recoge los datos de dirección y velocidad del viento, temperatura del aire y agua del mar, humedad relativa, presión atmosférica y radiación solar.
• Microscopía: En microscopía se dispone de los siguientes equipos: Lupa binocular de los siguientes equipos: Luna binocular Olympus serie SZ (/#2), Microscopio de epifluorescencia invertido Leica Leitz DM IL.
• Muestreo: Los equipos disponibles son la LHPR, red doble de pesca para plancton, y la red múltiple Open Seas Bioness.
• Propiedades Físico-Químicas: En Oceanografía y Biología Marina: CTD´s Pylon, Rosetas, Termosalinógrafo Seabird SBE-21, Sondas batitermográficas (XBT), Radiómetro, Espectrorradiómetro Licor LI-1800 UW, Sensor de Presión y Temperatura SPARTEL MINILOG, Sensor esférico Quantum PAR con Datta Logger. En cuanto a Geociencias Marinas, los equipos disponibles en el BIO Hespérides son el gravímetro marino BGM-3, el gravímetro portátil Worden y la sonda de flujo de calor.
• Sistema de Adquisición de datos vía satélite: El sistema Terascan permite la recepción y procesado de datos HRPT (High Resolution Picture Transmission) a tiempo real de los satélites de la serie NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) y diferentes grados de procesado de los satélites GOES, GMS, Meteosat, FY, DMSP, ERS, SPOT y CZCS.
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• Sistema informático: El sistema informático del BIO Hespérides comprende tres arquitecturas básicas: Intel/i86, Motorola (Macintosh) y Sparc (Sun). Los sismas operativos instalados son Solaris (2.5.1 y 2.6), Linux, NT/WS y Server, WinXP y MacOS.
Las estadísticas del Hespérides dicen todo de su capacidad de investigación: Por sus cubiertas han pasado más de 2.000 investigadores, realiza una media de 270 días de mar al año, ha realizado navegaciones de 68 días de mar seguidos sin tocar puerto, ha recorrido 674.000 millas náuticas en 16 años de servicio y ha alcanzado un Record de latitud Sur con 71º.
El buque emplea cerca de un mes, durante el cual realiza distintos proyectos científicos, en alcanzar las costas antárticas desde su base en España y es asiduo visitante a puertos de Argentina, Chile, Brasil y Uruguay, actuando en ellos como verdadero embajador de España. Durante el verano boreal del 2007, el Hespérides se trasladará al Océano Glaciar Ártico y posteriormente navegará en demanda de la Antártida, recorriendo de ese modo todas las latitudes de la Tierra.
2.7. BIO A-52 Las Palmas
Aunque no es un buque que en origen fuese diseñado para operar en ambientes polares, el A-52 Las Palmas es, de hecho, el primer buque polar español. En 1987, mientras se ponía en marcha la definición y construcción de un buque de investigación polar, que sería el futuro A-33 Hespérides, la Armada puso temporalmente a disposición una de sus unidades para realizar las actividades de apoyo a la investigación polar. Para ello se escogió al entonces remolcador AR-52 Las Palmas.
2.7.1. Historia
El Las Palmas fue construido por los Astilleros del Atlántico en Santander en 1978 (nº 208) para la marina civil con el nombre de Somiedo, siendo posteriormente comprado por la Armada junto a su gemelo AR-51 Mahón.
El 30 de septiembre de 1982 entró en servicio en la Armada, que lo empleó, desde su base en Las Palmas, en muy diversas misiones: Salvamento, remolque, vigilancia marítima, auxilio en zonas catastróficas, lucha contra la contaminación marina, apoyo a
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la flota pesquera, etc… Recibiendo su actual nombre (“Las Palmas”) el 10 de enero de 1983.
Figura 2.10. BIO A-52 Las Palmas en aguas antárticas
Tras ser seleccionado para los trabajos antárticos por la Jefatura de Estado Mayor de la Armada, el barco se trasladó al arsenal de La Carraca, en Cádiz, para ser acondicionado para su nueva tarea, lo que le llevó la mayor parte de 1988, ya que hubo que aumentar su habitabilidad interna. Ese mismo invierno partía hacia la Antártida repitiendo campaña los dos años siguientes hasta que le tomó el relevo el recién botado Hespérides. Su numeral fue cambiada de AR-52 a A-52. Durante sus primeras misiones cabe destacar el apoyo que prestó durante el hundimiento del buque Polar argentino,
“Bahía Paraíso”, el 28 de enero de 1989, en aguas de la Península Antártica.
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Figura 2.11. Pintura del A-33 Hespérides y el A-52 Las Palmas en aguas antárticas
Tras su relevo, volvió a sus misiones anteriores desde su puerto de Las Palmas, pero dada la necesidad de contar con otro buque de apoyo al Hespérides, en 1999 se decidió volverle a transformar para operar en la Antártida. Desde el año 2000 participa nuevamente en misiones de apoyo logístico a las bases antárticas españolas, dependiendo operativamente del Almirante de Acción Marítima y, desde el 30 de abril de 2004, tiene su base en Cartagena. En la campaña de 2000/2001 acompañó al Hespérides a la Antártida descargándole de tareas logísticas; dicho evento se repetiría igualmente en los dos años siguientes, hasta que las obras de vida del A-33 hicieron que en 2003 fuese el Las Palmas en solitario.
Durante la campaña 2006-2007 realizó otra navegación a la Antártida en solitario, al estar el Hespérides en una campaña en el Ártico a principios de 2007. Durante esta campaña cabe reseñar el apoyo prestado al buque de pasaje antártico Lyubov Orlova, que quedó varado en la Isla Decepción, el 16 de noviembre de 2016.
